[发明专利]一种褐煤的脱水和钝化工艺

说明书

一种褐煤的脱水和钝化工艺，属于低阶煤利用技术领域，目的在于提供一种简单可行的钝化褐煤和安全储运的方法，该方法有助于解决褐煤干燥后自燃带来的一系列问题，本发明利用了超临界体系加氢过程，将含氧官能团还原，同时增加了疏水剂，从而减少褐煤的吸水与复吸能力，也减少了褐煤的自然可能性。为了减少褐煤被氧化的过程，专门添加了抗氧化剂，避免了褐煤表面的氧化过程，从而形成一个完整的脱水钝化工艺，降低了褐煤自燃所带来的危害，钝化后的褐煤可以实现长途运输，安全储存。

技术领域

本发明属于低阶煤利用技术领域，具体涉及一种褐煤的脱水和钝化工艺。

背景技术

我国已发现的煤炭中储量最大的就是褐煤，我国已探明褐煤保有储量1300亿吨，约占全国煤炭储量17%。褐煤是煤化程度最低的矿产煤，因其氧含量高、孔隙度大、挥发成分高(40%)，含游离腐植酸，空气中易风化碎裂，燃点低（270℃左右）等特点，褐煤自燃倾向性高，在空气中极易发生氧化，最终导致自燃发火。低阶煤在一定湿度条件下堆放时，具有自热的倾向，当温度到达70℃以上时，往往会造成剧烈的自燃过程。

褐煤高水分的特点，不利于运输，高含水煤直接燃烧时热值低，如需利用时，需要进行脱水预处理，脱水出来的褐煤极易发生自放热甚至导致自燃现象，例如40-70℃的褐煤空气下放置时，就会慢慢自热甚至自燃，因此脱水后的煤不能直接与空气接触，需要进行钝化处理。对于运输过程来说，褐煤自燃直接限制了运输距离，一般褐煤的运输距离不宜高于500公里。

即使脱水后的褐煤在潮湿环境下依然能再次复吸，复吸往往也伴随着放热反应，如果复吸时煤的堆放位置不通风也会造成热量堆积，仍然能导致自热和自燃的发生。自燃过程是重大的安全隐患，也降低了煤的经济价值，同时煤的自燃会释放大量的SO₂，CO₂、NO_x、H₂S和CO等气体，甚至造成一定的有机物质氧化分解生成大量苯并芘等有毒物质，对大气环境和人体健康产生不利的影响，同时又造成了资源的浪费和损失，因此研究褐煤的钝化技术势在必行。

众多学者认为褐煤发生自燃过程主要是因为煤的氧化过程，而煤表面的含氧官能团较多，与空气中的氧接触发生氧化反应同时放热。也有学者认为含氧官能团提供氢键可以吸附水分，造成煤对水分的复吸，并放出一部分热量，更进一步促进褐煤的风化和自燃，因此减少含氧官能团能有效的减少自发热过程和水分复吸，也能减少褐煤的自燃过程。总之褐煤吸水过程依然能造成煤的自燃现象，并且可以改变表面官能团以及吸水性能来阻止自燃过程。

目前褐煤的钝化技术主要有：①喷洒阻燃剂，常见的阻燃剂主要有CaCl₂、MgCl₂等、碳酸氢铵和氯化铵铵盐阻燃剂等；②采用油浸工艺，例如UBC工艺，将褐煤表面油封，使其表面对水的吸附能力减弱，从而减少自燃发生的可能；③热解处理，热解过程中含氧官能团分解及破坏，同时孔结构坍塌破碎，使煤表面吸水能力减弱而阻断自燃的发生；④加氢过程，通过加氢破坏含氧官能团结构来阻止自燃过程。

研究发现，水在其临界点（374℃，22.1MPa)附近或超临界状态下对碳氢化合物是一种优良的溶剂，具有很高的溶解性，有利于煤中小分子组分的溶出，为煤加氢提供了合适的反应环境，在CO气氛存在的条件下，通过水-煤气超临界反应产生的氢，活性较高，使得褐煤中含氧官能团某些键很容易通过氢解而断裂生成小分子化合物，碱金属的氢氧化物和碳酸盐。

褐煤利用前一定要进行脱水处理，在制作型煤时，本身添加粘结剂时添加水分也是为了使粘结的效果更好，而脱水过程又产生大量水分，这些水分就可得以利用，褐煤先进行加热脱水过程，可以有效将高含水褐煤中水分脱除，脱水过程还可以减少煤内部水分，脱除出来的水分可以作为强度提高剂的水分利用，改进型煤强度。